电动压缩机的制作方法

1.本公开涉及电动压缩机。


背景技术：

2.电动压缩机具备：电动马达；马达控制装置，驱动电动马达；以及壳体，将马达控制装置收容于内部。另外，例如日本特开2019
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173656号公报的电动压缩机具备：高电压基板，是安装有开关元件的功率基板的一例；和低电压基板，是安装有控制开关元件的开关动作的控制电路的控制基板的一例。高电压基板配置成能够与作为壳体的一例的壳进行热交换。


技术实现要素：

3.发明所要解决的课题
4.随着搭载车辆的电动化的进展，对电动压缩机要求更大电力下的运转。电动压缩机所处理的电力越大，则功率基板上的元件的发热越增大，担心动作的稳定性受损。另外，另一方面，随着搭载车辆的电动化的进展，对电动压缩机要求进一步的静音性。
5.本公开的目的在于，提供静音性和动作稳定性优异的电动压缩机。
6.用于解决课题的手段
7.本公开的一方案的电动压缩机具备：电动马达，使旋转轴旋转；压缩部，由所述旋转轴驱动而压缩流体；变换器装置，驱动所述电动马达，并且具有电路基板；以及外壳。所述外壳具有：马达室，收容所述电动马达；变换器室，配置成在所述旋转轴的轴向上与所述马达室并列，并且收容所述变换器装置；以及区划壁，将所述马达室和所述变换器室互相区划开。多个上臂开关元件呈直线状排列于所述电路基板。多个下臂开关元件呈直线状排列于所述电路基板。所述区划壁具有朝向所述电路基板突出的第1突部和第2突部。所述第1突部沿着所述多个上臂开关元件延伸。所述第2突部沿着所述多个下臂开关元件延伸。所述区划壁在所述第1突部与所述第2突部之间具有槽部。所述电路基板以所述第1突部热耦合于所述多个上臂开关元件且所述第2突部热耦合于所述多个下臂开关元件的方式，配置于所述变换器室内。
附图说明
8.图1是示出实施方式中的电动压缩机的剖视图。
9.图2是示出图1的电动压缩机的电气结构的电路图。
10.图3是图2的功率基板的示意图。
11.图4a是图3的功率基板的第1面的局部示意图。
12.图4b是沿着图3中的4b
‑
4b线的箭头方向剖视示意图。
具体实施方式
13.以下，按照图1～图4b对实施方式的电动压缩机进行说明。本实施方式的电动压缩机例如用于车辆空气调节装置中。
14.如图1所示，在电动压缩机10的外壳11内，收容有压缩作为流体的制冷剂的压缩部12和驱动压缩部12的电动马达13。压缩部12例如是具有固定于外壳11的未图示的固定涡旋件和与固定涡旋件相对向配置的未图示的可动涡旋件的涡旋式压缩部。此外，压缩部12不限于涡旋式，例如也可以是活塞式、叶片式等。
15.在外壳11形成有吸入口11a及排出口11b。另外，在外壳11内收容有旋转轴14。旋转轴14以能够旋转的方式被支承于外壳11。压缩部12由旋转轴14驱动。
16.电动马达13使旋转轴14旋转。电动马达13具有：转子13a，固定于旋转轴14，与旋转轴14一体地旋转；和定子13b，固定于外壳11的内周面并且包围转子13a。在定子13b的齿卷绕有马达线圈15。并且，通过向马达线圈15供给电力，转子13a及旋转轴14旋转。
17.在吸入口11a连接有外部制冷剂回路16的一端。在排出口11b连接有外部制冷剂回路16的另一端。并且，从外部制冷剂回路16经由吸入口11a向外壳11内吸入制冷剂，吸入到外壳11内的制冷剂由压缩部12压缩。并且，由压缩部12压缩后的制冷剂经由排出口11b向外部制冷剂回路16排出，经过外部制冷剂回路16的热交换器、膨胀阀，经由吸入口11a向外壳11内回流。电动压缩机10及外部制冷剂回路16构成了车辆空气调节装置17。
18.外壳11具有：马达室18，收容电动马达13；变换器室20，收容变换器装置19；以及区划壁21，将马达室18和变换器室20互相区划开。变换器室20配置成在旋转轴14的轴向上与马达室18并列。压缩部12、电动马达13以及变换器装置19以此顺序在旋转轴14的轴向上并列设置。
19.外壳11具备安装于区划壁21的一端被封闭了的筒状的盖部22。区划壁21和盖部22形成变换器室20。在区划壁21及盖部22设置有电连接于变换器装置19的连接器23。向变换器装置19经由连接器23输入直流电力。在区划壁21与盖部22之间配置有密封用的垫圈24。
20.在区划壁21设置有将电动马达13与变换器装置19电连接的导电构件26。导电构件26经由支承板27被支承于区划壁21。导电构件26贯穿区划壁21，向外壳11内、详细地说向马达室18内突出。并且，导电构件26经由配置于外壳11内的集束块(英文：cluster block)28，与从电动马达13引出的马达配线13c电连接。
21.变换器装置19具备功率基板30和控制基板31，驱动电动马达13。功率基板30是电路基板的一例。变换器装置19具备组装于功率基板30的变换器电路32和组装于控制基板31的控制电路33。即，变换器电路32的构成零件安装于功率基板30，控制电路33的构成零件安装于控制基板31。在功率基板30产生的热q经由区划壁21向马达室18传递，与制冷剂进行热交换。
22.如图2所示，电动马达13的马达线圈15具有三相构造，即具有u相线圈15u、v相线圈15v以及w相线圈15w。在本实施方式中，u相线圈15u、v相线圈15v以及w相线圈15w被y形连接。
23.变换器电路32具有构成每个相的上下的臂的多个开关元件41～52。开关元件41～52各自由mos晶体管构成，具有并联连接的寄生二极管54。多个开关元件41～52为了使电动马达13驱动而进行开关动作。
24.多个开关元件41～52以在各相的各臂中包括互相电并联连接的多个开关元件的方式安装于功率基板30。具体地说，在变换器电路32中，在正极母线lp与负极母线ln之间，u相上臂用的第1开关元件42与u相下臂用的第1开关元件48串联连接。第2开关元件41相对于第1开关元件42并联连接。第2开关元件47相对于第1开关元件48并联连接。
25.在正极母线lp与负极母线ln之间，v相上臂用的第1开关元件44与v相下臂用的第1开关元件50串联连接。第2开关元件43相对于第1开关元件44并联连接。第2开关元件49相对于第1开关元件50并联连接。
26.在正极母线lp与负极母线ln之间，w相上臂用的第1开关元件46与w相下臂用的第1开关元件52串联连接。第2开关元件45相对于第1开关元件46并联连接。第2开关元件51相对于第1开关元件52并联连接。
27.多个开关元件41～52包括相对于构成臂的第1开关元件42、44、46、48、50、52分别并联连接的第2开关元件41、43、45、47、49、51。第1开关元件42与第2开关元件41同步地通断。其他的第1开关元件44、46、48、50、52与对应的第2开关元件43、45、47、49、51也是同样的。
28.多个开关元件41～52的各栅极电连接于控制电路33。多个开关元件41～46的各漏极电连接于外部电源56的正极。多个开关元件47～52的各源极电连接于外部电源56的负极。
29.在功率基板30组装有滤波电路58及缓冲电路59，并且在负极母线ln设置有分流电阻60。分流电阻60的两端电压作为与通电电流i相应的值被控制电路33获取而反映到控制中。
30.滤波电路58设置于多个开关元件41～52与外部电源56之间。滤波电路58具有第1电容器61及线圈62。线圈62是常模线圈。缓冲电路59具有电阻63、二极管64以及第2电容器65。第1电容器61是电解电容器，第2电容器65是陶瓷电容器。
31.控制电路33通过使多个开关元件41～52进行开关动作而将直流电力变换为交流电力，将交流电力向电动马达13供给。具体地说，控制电路33通过脉冲宽度调制控制电动马达13的驱动电压。控制电路33利用被称作载波信号的高频的三角波信号和用于指示电压的电压指令信号生成pwm信号。并且，控制电路33使用所生成的pwm信号对多个开关元件41～52的各个进行通断控制。由此，从外部电源56供给的直流电压被变换为交流电压。并且，通过变换后的交流电压作为驱动电压向电动马达13施加，来控制电动马达13的驱动。
32.另外，控制电路33通过控制pwm信号，对多个开关元件41～52的通断的占空比进行可变控制。由此，控制电动马达13的转速。控制电路33与空气调节ecu67电连接，当从空气调节ecu67接收到与电动马达13的目标转速相关的信息时，以该目标转速使电动马达13旋转。
33.如图3所示，多个开关元件41～52在作为功率基板30的一方的面的第1面30a上互相分离地整齐排列，构成第1开关组71和第2开关组72。
34.第1开关组71由作为上臂开关元件的多个开关元件41～46构成。即，第1开关组71包括构成每个相的上臂的第1开关元件42、44、46以及第2开关元件41、43、45。
35.第2开关组72由作为下臂开关元件的多个开关元件47～52构成。即，第2开关组72包括构成每个相的下臂的第1开关元件48、50、52以及第2开关元件47、49、51。
36.在功率基板30的第1面30a，呈一列整齐排列安装有构成第1开关组71的开关元件
41～46。在功率基板30的第1面30a，呈一列整齐排列安装有构成第2开关组72的开关元件47～52。因此，在功率基板30，多个上臂开关元件和多个下臂开关元件分别呈直线状排列。
37.在功率基板30的第2面30b，安装有作为构成变换器电路32的缓冲电路59的构成零件的电阻63、二极管64以及第2电容器65，并且安装有分流电阻60。电阻63、二极管64以及第2电容器65是构成缓冲电路59的电气元件的一例。第2面30b是与第1面30a相反的面。
38.功率基板30具备设置于第2面30b中的与多个开关元件41～52的配置区域对应的部位的第1散热部74及第2散热部75。第1散热部74对应于第1开关组71，第2散热部75对应于第2开关组72。
39.作为功率基板30使用了多层基板。第1散热部74和第2散热部75通过构成功率基板30的金属层和树脂层中的、构成第2面30b的最表层的树脂层(保护层)被开口而形成。即，第1散热部74及第2散热部75是第2面30b中的、金属层露出的部分。
40.电阻63、第2电容器65、二极管64以及分流电阻60安装于第1散热部74与第2散热部75之间。在功率基板30形成有多个通孔77。
41.形成于第1散热部74的通孔77通过将构成第1开关组71的多个开关元件41～46热连接于第1散热部74而使多个开关元件41～46的热向第1散热部74散热。形成于第2散热部75的通孔77通过将构成第2开关组72的多个开关元件47～52热连接于第2散热部75而使多个开关元件47～52的热向第2散热部75散热。
42.如图4a、图4b所示，区划壁21具有朝向功率基板30突出的第1突部79和第2突部80。第1突部79与作为散热路径的第1散热部74热接触。第2突部80与作为散热路径的第2散热部75热接触。在区划壁21中第1突部79与第2突部80之间的位置形成有槽部81。第1突部79、第2突部80以及槽部81呈直线状延伸。
43.电动压缩机10具备介于第1及第2突部79、80与变换器电路32之间的软质的散热构件。在本实施方式中，电动压缩机10具备作为散热构件的一例的第1散热构件83及第2散热构件84。第1散热构件83介于第1突部79与功率基板30之间。第2散热构件84介于第2突部80与功率基板30之间。第1散热构件83及第2散热构件84也可以形成为片状。
44.第1突部79及第2突部80接近功率基板30中的第2面30b的与多个开关元件41～52的配置区域对应的部位。第1突部79及第2突部80相对于槽部81的底突出。
45.第1突部79沿着由开关元件41～46构成的第1开关组71呈直线状延伸。在开关元件41～46的配置区域的背面存在第1散热部74。第1突部79的第1顶端面79a位于槽部81的底与第1散热部74之间的、比槽部81的底靠近第1散热部74的位置。第1突部79经由第1散热构件83而与多个开关元件41～46热耦合。换言之，功率基板30以第1突部79热耦合于开关元件41～46的方式，配置于变换器室20内。
46.第2突部80沿着由开关元件47～52构成的第2开关组72呈直线状延伸。在开关元件47～52的配置区域的背面存在第2散热部75。第2突部80的第2顶端面80a位于槽部81的底与第2散热部75之间的、比槽部81的底靠近第2散热部75的位置。第2突部80经由第2散热构件84而与多个开关元件47～52热耦合。换言之，功率基板30以第2突部80热耦合于开关元件47～52的方式，配置于变换器室20内。
47.槽部81以比第1突部79的第1顶端面79a及第2突部80的第2顶端面80a离开功率基板30的方式凹陷形成。槽部81形成于区划壁21中的、同第1开关组71与第2开关组72之间对
应的部位。作为缓冲电路59的构成零件的电阻63、二极管64以及第2电容器65收容于槽部81，并且分流电阻60收容于槽部81。
48.接着，对本实施方式的作用进行说明。
49.第1开关组71发出的热经由多个通孔77、第1散热部74以及第1散热构件83向第1突部79传递而散热。第2开关组72发出的热经由多个通孔77、第2散热部75以及第2散热构件84向第2突部80传递而散热。
50.对本实施方式的效果进行说明。
51.(1)电动压缩机10具备电动马达13、压缩部12、变换器装置19以及外壳11。电动马达13使旋转轴14旋转。压缩部12由旋转轴14驱动而压缩流体。变换器装置19驱动电动马达13并且具有功率基板30。外壳11具有：马达室18，收容电动马达13；变换器室20，配置成在旋转轴14的轴向上与马达室18并列，并且收容变换器装置19；以及区划壁21，将马达室18和变换器室20互相区划开。上臂的开关元件41～46和下臂的开关元件47～52分别呈直线状排列于功率基板30。区划壁21具有朝向功率基板30突出的第1突部79和第2突部80。第1突部79沿着上臂的开关元件41～46延伸。第2突部80沿着下臂的开关元件47～52延伸。在区划壁21中，在第1突部79与第2突部80之间形成有槽部81。功率基板30以第1突部79热耦合于上臂的开关元件41～46并且第2突部80热耦合于下臂的开关元件47～52的方式，配置于变换器室20内。因此，上臂的开关元件41～46和下臂的开关元件47～52发出的热分别经由第1突部79和第2突部80向外壳11进而向被导入制冷剂的马达室18散热，所以，电动压缩机10动作稳定性优异。在第1突部79与第2突部80之间设置有槽部81，通过该构成，散热性也提高。第1突部79和第2突部80设置于区划壁21，所以作为提高外壳11的刚性的多个肋发挥功能，由此，电动压缩机10的静音性也提高。
52.(2)作为缓冲电路59的构成零件的电阻63、二极管64以及第2电容器65收容于槽部81，并且分流电阻60收容于槽部81。因此，能够将电阻63、二极管64、第2电容器65以及分流电阻60安装于供上臂的开关元件41～46和下臂的开关元件47～52安装的区域之间，能够抑制功率基板30的大型化。
53.(3)各相的各臂包括互相电并联连接的多个开关元件41～52。因此，与由1个开关元件构成各相的各臂的情况相比，各臂中的开关元件41～52的数量增加，与开关元件41～52排列的区域相匹配地，第1突部79和第2突部80形成得更长。与第1突部79和第2突部80形成得长相应地，外壳11的刚性增高，电动压缩机10的静音性进一步增高。
54.(4)第1开关组71发出的热经由第1散热构件83及第1突部79散热。第2开关组72发出的热经由第2散热构件84及第2突部80散热。因此，能够减低上臂的开关元件41～46彼此及下臂的开关元件47～52彼此的温度的不均。
55.(5)多个开关元件41～52包括相对于第1开关元件42、44、46、48、50、52分别并联连接的第2开关元件41、43、45、47、49、51。通过设置第2开关元件41、43、45、47、49、51，能够减低流动于第1开关元件42、44、46、48、50、52的电流。
56.本实施方式能够如以下这样变更来实施。本实施方式及以下的变更例能够在技术上不矛盾的范围内互相组合来实施。
57.○
功率基板30也可以构成为不具备第1散热部74和第2散热部75中的至少一方。第1散热构件83及第2散热构件84也可以与功率基板30的树脂层接触。
58.○
电动压缩机10也可以构成为不具备第1散热构件83和第2散热构件84中的至少一方。例如，既可以在第1散热部74与第1突部79之间代替第1散热构件83而配置润滑脂，也可以在第2散热部75与第2突部80之间代替第2散热构件84而配置润滑脂。第1散热构件83和第2散热构件84也可以是连续的1个散热构件。
59.○
变换器电路32也可以构成为不具备第2开关元件41、43、45、47、49、51中的至少1个。
60.○
在槽部81，既可以设为收容作为缓冲电路59的构成零件的电阻63、二极管64以及第2电容器65中的至少1个而不收容分流电阻60，或者，也可以设为收容分流电阻60而不收容缓冲电路59的构成零件。即，在槽部81，也可以收容缓冲电路59的构成零件和分流电阻60中的至少任1个。
61.○
第1突部79和第2突部80也可以是连续的1个突部。突部也可以形成为包围槽部81。
62.○
第1电容器61及第2电容器65不限于电解电容器，也可以是例如薄膜电容器。
63.○
在实施方式中，电动压缩机10构成了车辆空气调节装置17，但不限于此。例如，电动压缩机10也可以搭载于燃料电池车，通过压缩部12压缩向燃料电池供给的作为流体的空气。